JPH0626246U - X線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスク - Google Patents
X線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスクInfo
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 X線リトグラフィによりパターンをラッカー
層に形成するマスクを、レーザ光によって自動的かつ直
接的に十分に調整できるようにする。 【構成】 可視光線に不透明なチタン隔膜(1) を具え、
かつ該隔膜に可視光線に透明な材料で被覆された調整窓
(55および55′)が設けられており、かつ前記隔膜
の一つの主表面に吸収パターンが形成される層を設け
る。調整窓(55および55′)は合成材料、例えばポ
リイミドから構成することができる。
層に形成するマスクを、レーザ光によって自動的かつ直
接的に十分に調整できるようにする。 【構成】 可視光線に不透明なチタン隔膜(1) を具え、
かつ該隔膜に可視光線に透明な材料で被覆された調整窓
(55および55′)が設けられており、かつ前記隔膜
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る。調整窓(55および55′)は合成材料、例えばポ
リイミドから構成することができる。
Description
【0001】
本考案は、可視光線に不透明な金属の隔膜を具え、その一つの主面上に、吸収 パターンが形成される層を設けたX線リトグラフィによりパターンをラッカー層 に形成するマスクに関するものである。
【0002】
特に、集積半導体システムの製造においては、また例えば磁気円筒型ドメイン 装置の製造においても、ディテールをより小さくしたいという絶えることのない 要求があり、また構造およびマスクにおいて現在望まれておりかつ光の波長によ って課せられる限界に近い分解能がある。このためにフォト・オプティカル法(p hoto-optical method)以外の方法が高い分解能を得るためにすでに用いられてい る。
【0003】 リトグラフィの適合性はリトグラフィにより達成できる構造の最小ストリップ 幅:フォトリトグラフィの場合2〜3μm 、電子ビーム リトグラフィの場合0 .05〜0.1μm 、X線リトグラフィおよびイオンビーム リトグラフィの場 合<150nmによって明らかになる。
【0004】 すべての高分解能法は正確で、かつ極めて厳密に規定されたマスクを必要とす る。このマスクは使用するリソグラフィ用放射に不透明な材料から製造される構 造のパターン(以後吸収パターンと称する)からなり、吸収パターンはリソグラ フィ用放射をできるだけ透明な材料の薄い隔膜上に形成される。隔膜に用いられ 、特に大きさに対する精度および破壊強さの如きマスクに要求される特性に関し て適当な若干の材料、例えばチタン、ベリリウムまたはマグネシウムの如き金属 は、リソグラフィ用短波長放射、例えばX線に対して十分透明であるが、可視光 線に不透明である。この事は主としてレーザ光によって作用されるこのようなマ スクの調整にとって欠点であることが分かっている。
【0005】 「Journal of the Electrochemical Society, Solid State Science and Tech nology」1106〜1120ページ、1981年5月には、例えばX線リトグラ フィのためのマスクとしてチタン隔膜について記載され、この場合にはかかる隔 膜が可視光線に透明でないために間接調整方法が提案されている。この間接調整 方法は研究室的方法で、精度が低いために比較的に大きいパターンにだけ用いる ことができる。
【0006】
本考案の目的は、可視光線に不透明であって、レーザ光によって自動的かつ直 接的に十分に調整できる冒頭に記載した種類のマスクを提供することにある。
【0007】
本考案においては、隔膜をチタンから構成し、かつ該隔膜に可視光線に透明な 材料で被覆された調整窓を設けたことによって、上述の目的を達成する。
【0008】 本考案の好適例においては、調整窓をポリイミドの如き合成材料から構成する 。ポリイミドを合成樹脂としてかつ箔のような半製品として存在させると、瞬間 的な実際的要件に対して多様に適応できる加工上の可能性が得られる。
【0009】 本考案のマスクは次の(1)〜(3)の方法によって製造することができる。
【0010】 (1) a)可視光線に透明な材料の層を隔膜の一つの主表面に被着させ; b)可視光線に透明な層に負作用フォトラッカー層を被着させ; c)隔膜の他の主表面に正作用フォトラッカー層を被着させ; d)前記両ラッカー層を調質により安定化し; e)形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を露光し; f)形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を除去し; g)正作用フォトラッカー層を除去した区域における隔膜を調整窓を形成す るための腐食工程により除去し; h)調整窓の区域における負作用フォトラッカー層を重合させ; j)負作用フォトラッカー層の非架橋部分を現像により除去し、かつ調整窓 の側部に位置する区域における可視光線に透明な層を腐食工程により除去 し; k)正作用フォトラッカー層を隔膜から除去し; l)可視光線に透明な層をX線により安定化し;および m)可視光線に透明な材料の島に対向して位置する隔膜の主表面上に所望の 吸収パターンを形成する 上記各工程によって可視光線に透明な材料で被覆された調整窓を隔膜に設けるこ とにより、X線リトグラフィによりパタンをラッカー層に形成するマスクを製造 する方法。
【0011】 (2) a)可視光線に透明な材料の層を隔膜の一つの主表面に被着させ; b)正作用フォトラッカー層を隔膜の他の主表面に被着させ; c)フォトラッカー層を調質により安定化し; d)形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を露光し; e)形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を除去し; f)正作用フォトラッカー層を除去した区域における隔膜を、調整窓を形成 するために腐食工程により除去し; g)正作用フォトラッカー層を隔膜から除去し; h)可視光線に透明な層をX線により安定化し;および j)可視光線に透明な材料の層に対向して位置する隔膜の主表面上に所望の 吸収パターンを形成する 上記工程によって可視光線に透明な材料で被覆された調整窓を隔膜に設けること により、X線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスクを製造 する方法。
【0012】 (3) a)隔膜を可視光線に透明な箔の一つの主表面に薄層として被着させ; b)負作用フォトラッカー層を可視光線に透明な箔の他の主表面に被着させ ; c)正作用フォトラッカー層を隔膜を形成する薄層に被着させ; d)両フォトラッカー層を調質により安定化し; e)形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を露光し; f)形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を除去し; g)正作用フォトラッカー層を除去した区域における隔膜を、調整窓を形成 するための腐食工程により除去し; h)調整窓の区域における負作用フォトラッカー層を重合させ; j)負作用フォトラッカー層の非架橋部分を現像により除去し、かつ調整窓 の側部に位置する区域における可視光線に透明な箔を腐食工程により除去 し; k)正作用フォトラッカー層を隔膜から除去し; l)可視光線に透明な層をX線により安定化し;および m)可視光線に透明な材料の島に対向して位置する隔膜の主表面上に所望の 吸収パターンを形成する 上記各工程によって可視光線に透明な材料で被覆された調整窓を隔膜に設けるこ とにより、X線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスクを製 造する方法。
【0013】 上述の(1) 〜(3) の方法において、隔膜はチタンからなる。可視光線に透明な 材料としては合成材料、特にポリイミドを用いるのが好ましい。ポリイミドは合 成材料の層として被着させることができ、また箔の形態の半製品として用いるこ とができる。また、隔膜は、サンドイッチ構造に並置された異なる引張応力また は圧縮応力を有する数層の分離層を基板上に堆積させ、次いでこの基板から剥離 することにより得ることができる。
【0014】 また、隔膜(1)に可視光線に透明な合成材料の調整窓(55および55´) を設けることにより、本考案のマスクを用いて半導体装置をX線リトグラフィに より製造することができる。
【0015】 第1の方法においては、隔膜を、調整窓のための材料として、例えばポリイミ ドの如き合成樹脂の形態の合成材料で被覆することができる。このことは、隔膜 の特性を、合成樹脂層を隔膜に被着させる前に隔膜に適合する製造方法により、 種々の所望の実際的要件に従って調整できる利点を有する。
【0016】 第2の方法においては、出発材料として、合成材料、例えばポリイミドの商業 的に入手できる箔の形態の半製品を用いることができ、この材料を例えば陰極ス パッタリングによって隔膜形成材料で被覆する。このプロセスは液体合成樹脂を 加工する場合に隔膜および合成材料を共に結合するのに必要とされる一連の加工 工程を経済的に達成できる利点がある。このために、合成樹脂の形態または箔の 形態の合成材料は種々の実際的要件により最適に選択することができる。
【0017】 特に、本考案により得られる利点は、冒頭に記載した種類のマスクのための隔 膜として、高い破壊強さを有し、しかも例えばX線に対して安定である金属隔膜 を用いることができ、これにより直接全自動調整をこれまで金属隔膜では不可能 であったレーザ光によって達成できることである。本考案のマスクを製造する上 述の方法は、調整フィギュア(adjustment figures) の位置について極めて高い 精度を得ることができる利点を有する。
【0018】
本考案のマスクおよびその製造方法を図面を参照して例について説明する。 図1a〜図1cおよび図2a〜図2cはそれぞれチタンの隔膜1の断面を示し ている。これらの隔膜は異なる方法で作ることができる。例えば、先ずガラスに 対する接着力の乏しい金層をガラス基板に被着させ、その後に蒸着により金層に チタン層を被着させることができる。次いで、隔膜を金層と一緒にガラス基板か ら引きはがし、更に加工するために保持枠上に既知のようにして伸張させる。 チタン層を蒸着しないで、ガラス基板上に存在する金層に陰極スパッタリング プロセスにより被着させる場合に好ましい結果が得られる。
【0019】 他の方法としては、隔膜の材料、すなわちチタンを、調整窓を形成する後加工 工程に用いる一般に入手できるポリイミドに直接被着させて形成することができ る。この被着は、例えば陰極スパッタリングにより同様に行うことができる。
【0020】 方法A 上述のようにガラス基板上に陰極スパッタリングにより形成し、引きはがし、 保持枠H上に伸張させた隔膜1を、図1a〜図1cに従って次のようにして加工 する: 先づ、約0.5μm の厚さのポリイミド層2をチタンの隔膜1の一つの主表面 に遠心作用によって被着させる。この操作は、このポリイミド層を安定にするた めに、ポリイミド層を約200℃の温度で4時間にわたる調質プロセス(temper ing process)により行うことができる。
【0021】 次いで、約0.5μm の厚さを有し、かつ負作用(negatively working) UV −感光性フォトラッカーからなる層3をポリイミド層2に被着させる。約1.3 μm の厚さを有し、かつ正作用(positively working)フォトラッカーからなる 層4を隔膜1の他の主表面に被着させる。次いで、両フォトラッカー層3および 4を約90℃の温度で0.5時間にわたる調質プロセスによって安定化する。
【0022】 次いで、正作用フォトラッカー層4をそこに形成する調整窓のためのパターン に従って露光する。図1aに示す例においては開口5および数個の小さい開口5 ´をフォトラッカー層4に形成している。
【0023】 フォトラッカー層4に形成した開口5および5´を介して、フォトラッカー層 4の下側に位置するチタンの隔膜1を次の加工工程において調整窓55および5 5´を形成するために腐食する。この腐食は、例えば湿式化学腐食によって行う ことができる。適当な腐食液は0.6HF:2.4HNO3 :96H2 O:1H 2 O2 の比を有する溶液からなる。
【0024】 あるいはまた、隔膜1は次に示すパラメータを用いて反応性イオン腐食プロセ スによって腐食することができる。 HF発生器: 27.5MHz 電極直径: 200mm 陰極における電位: 30V ガス雰囲気の作用圧力: CCl4 =3.9Pa
【0025】 反応性イオン腐食プロセスの代りに、例えばプラズマ腐食プロセスを行うこと ができる。 これによって、図1bに示す構造を得ることができる。
【0026】 小さい調整窓55´は後加工工程において用いる電子ビームライター(electr on beam writer) のための調整フィギュアとして用いることができる。調整窓5 5´によって後で被着させるマスクの調整および吸収のフィギュアの位置をX線 露光のための調整窓55に対して正確に定めることができるので、マスクを通し て露光する基板の表面積の最大限にわたる利用を保証することができる。
【0027】 上述のように隔膜1に形成した調整窓55および55´を介して、可視光線に 透明な層2の下側に位置する負作用フォトラッカーのフォトラッカー層3を紫外 線に露光し、この区域において架橋させる。隔膜は自動調整マスクとして作用す る。また、負作用フォトラッカーを、紫外線に対する露光中に、可視光線に透明 な層2の厚さおよび紫外線源からの距離によって規定される窓範囲において架橋 させる。次いで、フォトラッカー層3を減少する。次の加工工程において、可視 光線に透明な層2を残留フォトラッカー層3で被覆されている区域から酸素作用 下での反応性イオン腐食によって除去する。この場合、O2 雰囲気を有利に用い ることができる。
【0028】 この腐食工程後、可視光線に透明層2の島9および11が調整窓55および55 ′の下側に残留する(図1c)。次いで、調整窓55および55′の下側に位置 する可視光線に透明なポリイミド層2の島9および11を、普通使用されている PMMAラッカーの露光に必要とされる線量の約12倍の線量で、シンクロトロ ン放射に対して露光する。シンクロトロン放射に対する露光はポリイミドをX線 に対して安定化するのに効果的である。
【0029】 調整窓のための開口5および5′の側部に位置するフォトラッカー層4の部分 を除去した後、所望の吸収パターンを隔膜1に形成する。吸収パターンを形成す る方法は後述する。
【0030】 方法B 本考案のマクスを製造する別法においては、ポリイミド層2、負作用フォトラ ッカーのフォトラッカー層3および正作用フォトラッカーのフォトラッカー層4 を上述のようにして保持枠Hに伸張したチタン隔膜に被着させる(図2a〜2c )。
【0031】 しかし、開口5および開口7には、フォトリソグラフィ法ではなく電子ビーム リソグラフィ法によってフォトラッカー層4に設ける。次いで、フォトラッカー 層4を電子ビームに対して露光する。この電子ビームは、形成しようとする開口 7の区域に、開口5を形成しようとするフォトラッカー層4の区域を露光するた めの全電流密度に対して約60%まで減少した電流密度を与える。このために、フ ォトラッカーの層厚の半分だけを、次の現像中に、強く露光されない区域から除 去する。
【0032】 フォトラッカー層4の露光部分を除去した後、チタン隔膜1に対する腐食プロ セスを上述の方法Aに記載するように行う。この場合、調整窓55は隔膜の全厚 にわたって完全に腐食することにより形成するのに対して、調整くぼみ77は隔 膜の厚さの半分だけを腐食することにより形成する。
【0033】 マスクを製造する他の加工工程は上述の方法Aに記載する加工工程に類似する 方法で行うことができる。
【0034】 方法C 本考案のマスクを製造する他の例においては、上述の方法AおよびBに記載す るように可視光線に透明な材料、この場合には、ポリアミドの層2を、保持枠H 上に伸張し、かつ200℃の温度で調質することによって4時間にわたって安定 化したチタン隔膜1の一つの主表面に上述するように被着させる。次いで、上述 の方法AおよびBとは相違して正作用フォトラッカー層4だけを隔膜1の他の主 表面に被着させる。この場合、負作用フォトラッカー層は被着させない。また、 正作用フォトラッカー層4は上述のように約0.5 時間にわたり約90℃の温度で調 質することによって安定化する。
【0035】 フォトリソグラフィ法によって、フォトラッカー層4を、形成しようとする調 整窓の区域で露光し、しかる後に調整窓55および55′を隔膜1に上述の方法 Aに記載するようにプラズマ腐食により、または反応性イオン腐食により形成す る。
【0036】 この腐食工程後、可視光線に透明な材料(この場合、ポリイミド)の全層2を 上述の方法Aに記載するようにシンクロトロン放射によって安定化する。ここに 記載する方法においては、調整窓の下側に位置する互いに分離するポリイミド島 は形成しないが、しかし隔膜の下側に全ポリイミド層が維持される。
【0037】 正作用フォトラッカー層4を隔膜1から除去した後、後述するように所望の吸 収パターンをこの隔膜上に形成する。
【0038】 方法D 上述の方法A〜Cを変形した方法によって本考案のマスクを製造する。この方 法においては、隔膜1の材料(この場合、チタン)を、上述の方法によって陰極 スパッタリングにより、可視光線に透明な層2として半製品の形態で一般に入手 できるポリイミド箔に被着させる。他の加工工程において、負作用フォトラッカ ーのフォトラッカー層3をポリイミド箔に被着させ、正作用フォトラッカーのフ ォトラッカー層4を隔膜1を構成するチタン層に被着させる。次いで、両フォト ラッカー層3および4を約30分間にわたり約90℃の温度での調質プロセスによっ て安定化する。
【0039】 正作用フォトラッカーのフォトラッカー層4を、形成しようとする調整窓の区 域においてマスクを通して紫外線に対して露光し、次いで露光部分を除去して調 整窓55および55′のための開口5および5′を設ける。次の腐食プロセスに よって調整窓55および55′をチタン層で構成された隔膜1に形成する。この 場合、上述の方法Aに記載する腐食プロセスを用いることができる。次いで、隔 膜1を全調整窓区域で完全に腐食する。
【0040】 次いで、負作用フォトラッカーのフォトラッカー層3を上述の方法Aに記載す るように調整窓55および55′を通して紫外線に露光し、架橋させる。架橋し ないフォトラッカー層の部分を現像する。次いで、調整窓の外側に位置するポリ イミド箔の部分を上述の方法Aに記載するように反応性イオン腐食プロセスによ って腐食する。
【0041】 次いで、また調整窓55および55′の下側に残留するポリイミド島を上述の 方法Aに記載するようにして安定化する。 正作用フォトラッカー層4を隔膜1から除去した後、所望の吸収パターンをこ の隔膜上に後述の加工工程によって形成する。
【0042】 方法E 上述の方法Dを変形した方法では、半製品として商業的に入手できるポリイミ ド箔を用い、これに隔膜1を構成するチタン層を被着させ、調整窓55を上述の 方法Bに記載するようにチタン層部分に完全腐食により形成する。同時に、調整 くぼみ77をチタン層の部分の形で存在させ、かつその層の厚さの半分のみを腐 食により形成する。
【0043】 隔膜1を構成するチタン層に層厚の半分のみを腐食して形成した調整くぼみ7 7は、吸収パターンを電子ビームライターによって形成する場合に用いる。調整 くぼみは電子ビームに対する基準標識(reference markers )として使用して、 調整窓に後で形成する調整標識の位置を調整窓に対して正確に定める。
【0044】 全厚にわたって完全腐食されていない調整くぼみは、該くぼみが一方において 電子ビームに対して調整補助手段として作用し、他方においてくぼみが不連続で あるために隔膜を比較的に安定に維持する利点を有する。
【0045】 上述の方法BおよびDに類似する方法でマスクを製造する場合には、先づ可視 光線に透明な層2として商業的に入手できるポリイミド箔を、隔膜1を構成する チタン層を有するその一方の主表面に被着させる。あるいはまた、チタン層を、 例えばポリイミド箔に、いくつかの層からなる応力・補償逐次層(stress-compe nsated sequence)として、陰極スパッタリングにより被着させることができる 。次いで、負作用フォトラッカーのフォトラッカー層3をポリイミド箔の他方の 主表面に被着させ、正作用フォトラッカーのフォトラッカー層4をチタン層の上 側に被着させる。上記両フォトラッカー層を約30分間にわたり約90℃の温度 での調質プロセスによって安定化する。
【0046】 次いで、電子ビームリソグラフィ法を行ってフォトラッカー層4に開口5およ び7を形成する。 調整窓55および調整くぼみ77を形成する腐食工程の後に、ポリイミド箔の 下側に存在する負作用フォトラッカーのフォトラッカー層3を、全開放調整窓5 5を通して、放射状に広がる紫外線源(diverging UV radiation source ) からの放射に対して露光し、架橋させる。次いで、フォトラッカーに対する現像 プロセスを行う。次いで、プラズマまたは反応性イオンビーム腐食プロセスを行 い、調整窓の側部に位置するポリイミド箔の部分を腐食する。調整窓55の下側 のポリイミド層の残留部分を上述の方法Aに記載するように安定化する。
【0047】 正作用フォトラッカー層を隔膜1から除去した後、製造すべきマスクの所望の 吸収パターンをこの隔膜上に形成する。
【0048】 多層の吸収層、例えば、タングステンおよびモリブデンの多層吸収層がこの目 的のために極めて適当であることが分った。このためそに、次のように処理する ことができる: タングステン層およびモリブデン層は陰極スパッタリングにより被着させる。 タングステン層は次に示す条件で効果的に被着させることができる: HF発生器 13.6MHz 電極直径 200mm 電極間隔 42mm ガス雰囲気の作用圧力 Ar=2Pa 電極における電位 800V マスク基板における電位 40V
【0049】 モリブデン層は次に示す条件で陰極スパッタリングにより被着させることがで きる: HF発生器 13.6MHz 電極直径 200mm 電極間隔 42mm ガス雰囲気の作用圧力 Ar=2Pa 電極における電位 700V マスク基板における電位 95V
【0050】 所望のマスクパターンを有するこの吸収層の構造は、例えば電子ビームリトグ ラフィによる既知技術によって得ることがてきる。
【提出日】平成5年7月12日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【0017】 特に、本考案により得られる利点は、冒頭に記載した種類のマスクのための隔 膜として、高い破壊強さを有し、しかも例えばX線に対して安定であるチタン隔 膜を用いることができ、これにより直接全自動調整をこれまで金属隔膜では不可 能であったレーザ光によって達成できることである。本考案のマスクを製造する 上述の方法は、調整フィギュア(adjustment figures) の位置について極めて高 い精度を得ることができる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案のマスクを製造する各段階における調整
窓を有するマスクの断面図である。
窓を有するマスクの断面図である。
【図2】本考案のマスクを製造する各段階における調整
窓および調整くぼみを有するマスクの断面図である。
窓および調整くぼみを有するマスクの断面図である。
1 隔膜 2 ポリイミド層 3 負作用フォトラッカー層 4 正作用フォトラッカー層 5,5′,7 開口 9,11 島 55,55′ 調整窓 77 調整くぼみ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【実用新案登録請求の範囲】
フロントページの続き (72)考案者 アンゲリカ ブランス ドイツ連邦共和国 2359 ヘンステッド− ウルツベルク クロッセ ローヘ 31 (72)考案者 ホルガー ルスジェ ドイツ連邦共和国 2083 ハルステンベク ブッヘンヴェーグ 15 (72)考案者 ベルンド ナッチェスツエン ドイツ連邦共和国 2105 シーベタル 6 ベルグストラーセ 3
Claims (3)
- 【請求項1】 可視光線に不透明な金属の隔膜を具え、
その一つの主表面に、吸収パターンが形成される層を設
けた、X線リトグラフィによりパターンをラッカー層に
形成するマスクにおいて、 前記隔膜(1)をチタンから構成し、かつ該隔膜に可視
光線に透明な材料で被覆された調整窓(55および5
5′)を設けたことを特徴とするX線リトグラフィによ
りパターンをラッカー層に形成するマスク。 - 【請求項2】 前記調整窓(55および55′)を合成
材料から構成した請求項1記載のマスク。 - 【請求項3】 前記調整窓(55および55′)をポリ
イミドから構成した請求項3記載のマスク。
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